Kursus i elektronik
Dioder
Dioden er en komponent, der kun tillader strømmen at løbe kun én vej igennem sig.
Prøver man at sende strøm den forkerte vej, sker der ingenting.
Der findes mange slags dioder:
 Kun de fire første vil blive gennemgået, da det er de typer, der bliver brugt til modeltog. Der findes dog flere slags. Disse vil blive nævnt senere. |
|
Gå til | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Dioden
Dioden er en simpel komponent. Den tillader kun at lade strømmen løbe igennem sig i én retning kun. Så derfor kaldes den også for en ensretter. Man kan så koble fire styk sammen og få en diodebro ud af det, men herom senere. Dioden har den feature/skavank, at når strømmen løber igennem dioden, så laver den en spænding over sig. Symbolet for en almindelig diode ser således ud:  Samtidig er der vist to billeder af, hvordan almindelige dioder ser ud i virkeligheden. Flere kan ses her til højre. I en diode kan strømmen kun løbe fra plus (anode) til minus (katode). Det er derfor, at den er tegnet som en pil, som peger i strømmens retning. Og hvor den lodrette streg viser spærresiden (katoden). De to dioder nedenunder har en ring i den ene ende, og denne angiver altid katode-enden. Så det bør derfor være ret let at regne ud, hvor plus og minus er. Man taler også om to retninger: Spærreretning: Den retning, hvor strømmen ikke kan løbe - fra katode (minus) til anode (plus) Størrelsen af den spænding, der genereres over dioden, kommer an på, hvilket materiale den er lavet af:
Man bruger kun siliciumdioder. Germaniumdioder bliver kun brugt til specielle ting. De mest almindelige dioder er disse dioder:
1N4148 er den diode, der oftest bruges i elektronik, der ikke bruger nævneværdig strøm. |
|
Dioder fås også i mange former og figurer, alt efter hvilken slags diode det er, og hvor meget effekt der kan/skal (/må)
afsættes i dem:
(Evt. højreklik på billedet og vælg "vis billede") 
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Lysdioden (LED)
Lysdioden (LED = "Light Emitting Diode") er nok den mest interessante komponent for de fleste modeltogfolk. Ganske simpelt fordi den giver lys i togene , og den giver lys på banen; i husene, gå gaderne, på stationen . . . osv. Diagrammet og benforbindelserne ser således ud:  Lysdioderne kan fås i mange farver og former. Alt efter farve vil spændingen over lysdioden variere. Her er et skema, der viser de mest almindelige spændinger for hver farve:
Tabellen er kun vejledende. Man bør huske at kigge i databladet for lysdioden for at se den korrekte spænding. Og hvor får jeg så fat i databladet? Jo, det gør du dér, hvor du køber lysdioden. Har du fundet lysdioden via internettet, er der som regel også opgivet en producent og et varenummer. Og på producentens hjemmeside kan du søge på varenummeret og på den måde komme frem til til lysdiodens dataside, hvor alle relevante data vil stå. Mindre advarsel: Det er ikke alle lysdioder (LEDs), der kan tåle at få en høj spænding i spærreretningen. Hvis der er fare for det, bør man sætte en anden diode - bare en 1N4148 eller lign. - parallelt hen over lysdioden. Den skal vende modsat af lysdioden. På den måde kommer der kun 0,6 volt over lysdioden i dens spærreretning. Og der er et par relevante ting, man bør have i baghovedet:
  Eksempel på et enkelt lysdiodekredsløb: Vi har et tog, der skal have indbygget slutlys. Vi kører digital, og boosteren - og dermed DCC-"strømmen" (det hedder SPÆNDINGEN!) - er indstillet til 15 volt. Vores røde lysdioder har et spændingsfald på 2,0 volt ifølge skemaet ovenfor, og via datablad og ved egen måling (senere!) ser vi, at det passer. Et slutlys har jo (som regel) to lamper, så dem kan vi godt sætte i serie, og dermed spare en modstand. Vi kan godt bruge en modstand til hver, men nu bliver kredsløbet det mindre, og plads er der jo ikke altid lige meget af i et modeltog. Det vil altså sige "option 2" i tegningen herover - dog kun med en enkel "gren". Strømmen . . .tja, hvis vi ikke har eksperimenteret og fundet en strømstyrke, man synes passer, så start med 10 mA. OK, så . . . to lysdioder i serie á 2,0 volt hver giver ialt 4,0 volt, som er lig den spænding, der vil være over lysdioderne. Da vi ialt har 15 volt over lysdioderne og modstanden, og der er 4 volt over lysdioderne, så må der være (15 - 4 =) 11 V over modstanden. Og med en strøm på 10 mA. så skal modstanden have en værdi på 11/0,01 V/mA. = 1100 Ω. Hvis du ikke er med på nogle (eller alle) detaljerne i ovenstående gennemgang, så kan det kun på det kraftigste anbefales læse de forrige sektioner igennem igen for at få samlet op (Indledning og Modstanden). |
|
Der findes mange flere slags LEDs end dem, der er vist herover. Bare se på dette link: www.google.dk/search? De ovenfor viste lysdioder kan være lidt for store til str. N. Men der findes også LEDs i strørrelsen SMD ("Surface Mounted Device"). De er ret små, men de kan sagtens være i N-tog: 
Højreklik på billedet og vælg "Vis billede" for at se det bedre. Den øvre talrække kan bruges til at finde denne og andre SMD LEDs i samme størrelse. Man arbejder med dem på samme måde, som var det almindelige lysdioder. 
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Zenerdioden
Zenerdioden ser således ud skematisk og tegnet (flere visninger i højre side):  Der er et par andre varianter af (tegne-)symbolet, man bør kende:   Denne diode har en specialfunktion, der gør, at man kan bruge den som spændingsregulator. Lad os gøre det, at vi sætter en strømgenerator på zenerdioden. Vi skruer op fra nul Ampere. Og vi sender strømmen i spærreretningen. I stedet for at spærre helt og holdent, så begynder den ret hurtigt at lade strømmen løbe igennem sig. Men der sker også det, der kommer en spænding over zenderdioden. Og når vi skruer mere op for strømmen, så forbliver spændingen konstant. Og det gør den indtil det punkt, hvor strømmen nu er så høj, at zenerdioden brænder af. Husk, at den også har en maksimal grænse for den effekt, der kan afsættes i den. Den kan altså bruges til at lave en fast spænding i et kredsløb. Et typisk kredsløb:  Når man køber en zenerdiode, skal man bruge to stykker informationer: den maksimale effekt og spændingen, man skal bruge. Zenerdioder kommer med en enkelt pre-defineret spænding. Men man kan få en zenerdiode med den spænding, man har brug for - dog med spring i værdierne ligesom modstandsværdier.
Kan man ikke få lige den spænding, man er ude efter, kan man sætte dem i serie og på den måde komme nærmere den spænding, man vil have. De er dog ikke enormt præcise, så hvis kravene er højere mht. præcision og nøjagtighed, skal man over i integrerede spændingsregulatorer. Hvis man "bare" skal bruge 12 volt, så kan man sagtens bruge en zenerdiode. For at finde ud af, hvilken zenerdiode man skal bruge, bliver man nødt til først at kende lidt til det kredsløb, som skal gøre gavn af zenerdioden. Hvilken spænding skal det operere med? Og hvor højt er strømforbruget (inklusive variationer)? Ved man disse ting, kan man komme videre. Zenerdiode data: Ud over at komme med hver sin spænding, kommer zenerdioderne også i form af serier, hvor alle genskaber er ens, og hvor kun spændingen varierer. Én serie vil have én max. effektværdi, mens en anden serie vil have en anden. Som eksempel kan nævnes serien BZX79, som har max. 0,5 Watt, mens serien BZX85 har max. 1,3 Watt. Man bruger så Ohms Lov til at beregne, hvad den kan klare af strøm ud fra den spænding, man skal bruge. F.eks. en BZX85 5,6 volts zenerdiode kan max. klare 1,3 W / 5,6 V = 286 mA. Den samme zenerdiode bare i BZX79 serie vil kunne klare 0,5 W / 5,6 V = 89 mA. Zenerdioderne kommer også med tolerence, og de to nævnte serier har en tolerence på 10 %, så selv om beregningerne ser nøjagtige ud, så skal man forvente, at det endelige resultat ikke vil stemme 100% overens med ens beregninger. Og i de fleste tilfælde med modeltog er den form for præcision heller ikke i den grad nødvendig. Zenerdiodens arbejdsområde: Det er en tommelfingerregel, men den er god at rette sig efter: Beregn først max.strømmen ud fra zenerdiodens effekt. Dette er (selvfølgelig) den maksimale strøm, zenerdioden kan håndtere. Dividér så dette tal med ti (10). Hermed får du den strøm, zenerdioden minimalt bør arbejde med. Eksempel på et enkelt zenerdiodekredsløb: Vi har en personvogn, der skal have indbygget lys. Vi har fundet ud af, at vi skal bruge tre pærer (for eksemplets skyld), og vi har fået fat i nogen, der skal have 6 volt og 20 mA. Vi kører digitalt med en spænding på 15 volt. Vi vælger at bruge det kredsløb, der er vist her:  De tre pærer udgør således belastningen. I vores eksempel bliver den samlede modstand (6 V / (3*20mA)) = 100 ohm. Det vigtigste er dog, at vi skal opretholde en spænding på 6 volt og have 60 mA løbende ud til de tre pærer. Modstanden til venstre er den modstand, der skal hjælpe zenerdioden til at udføre sin regulering. Den vil have 15 V - 6 V = 9 V over sig. Vi vælger også en 0,5 W zenerdiode, da vi ikke skal bruge så meget strøm til regulering (DCC-spændingen er ret stabil). Vi vælger at lade zenerdioden have lidt at gøre godt med, så vi vælger 20 mA. til at løbe ned igennem zenerdioden. Det vil så sige, at modstanden skal klare pærenes 60 mA. plus zenerdiodens 20 mA. - alt ialt 80 mA. Med Ohms Lov kan vi nu beregne modstandens størrelse: 9 V / 80 mA. = 112,5 Ω - effekt: 9*0,08=0,7 W. Nu kan vi gå på jagt hos elektronikpusheren efter komponenterne. Og allerede nu, hvis du har fulgt ordentligt med, så ved du, at der ikke findes en modstand med en værdi på lige 112,5 Ω. Så vi vælger en på 120 Ω på 1 Watt. Vi finder nok også ud af, at ens forhandler ikke lige har den serie zenere, som vi har planlagt ud fra, men han havde en anden:  |
|
.jpg)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Fotodioden
Fotodioden er en komponent, som reagerer på lys. Den ser således ud skematisk og i virkeligheden:   Når den bliver belyst, så begynder der at løbe en strøm. Den åbner op for strøm i spærreretningen. Strømmen er dog ikke høj. Vi taler om mikro-Ampere, så der er behov for noget elektronik, der kan arbejde med små strømme, og som kan lave strømmen om til noget, der bedre kan bruges på vores togbane. De findes i mange former og versioner. Især skal man være obs på, hvilket lys - eller rettere lysets bølgelængde - fotodioden skal reagere på. Vi taler om alt fra UltraViolet (UV) lys over alimndeligt dagslys til InfraRød (IR) lys. Det er helt normalt, at man benytter sig af integrerede kredse, specielt opamps (senere), til at få omsat fotodiodens strøm til noget brugbart. Her er et par typiske eksempler:   Fotodioden kan bruges til at registrere tog på et stykke spor, f.eks. en strækning. Mere om det senere. |
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Afsted til næste del! |
DHTML Menu By Milonic JavaScript